幾何光學符號規則

在成像過程中，為了更好的說明、像的虛實和正倒、光路中光線的方向、球面的凹凸及球心的位置等狀況，幾何光學在光路計算中建立了一套符號規則。

基本介紹

• 中文名：符號規則

基本概念

如圖所示，折射球面OE是折射率為n和n’兩種介質的分界面，C為球面中心，OC為球面曲率半徑，用r來表示。通過球心C的直線即為光軸；光軸與球面的交點O稱為頂點；通過物點和光軸的截面稱為子午面；在子午面內，頂點O到光線與光軸的交點A的距離L=OA稱為物方截距；入射光線與光軸的夾角U=∠OAE稱為物方孔徑角。

軸上物點A發出的光線AE經過折射面OE折射後，與光軸相交於A’。同樣，光線EA’的位置由像方截距L’=OA’和像方孔徑角U’=∠OA’E確定。通常，像方參量符號與對應的物方參量符號相同，並加“’”以示區別。在成像過程中，為了說明、像的虛實和正倒、光路中光線的方向、球面的凹凸及球心的位置等狀況，幾何光學在光路計算中建立了一套符號規則。

符號規則內容

1） 光路方向

光路方向即光線行走的方向，通常規定，光線從左到右傳播為正，反之為負。因此，一般情況下，總是將物體放在光學系統的左面，使物體從左向右傳播光線或經過系統成像。如果在實際分析中需要對光線做逆行計算，通常採用對光學系統翻轉180°的做法，仍利用光線從左向右傳播的習慣規則。

2） 線量的正負性

和一般數學中採用的坐標一樣，規定由左向右為正，由下向上為正，反之為負。

各參量的計算起點和計算方法如下。

a.沿軸線量

L、L’：由球面頂點算起到光線與光軸的交點，圖中L為負，L’、r為正。

r：由球面頂點算起到球心，圖中r為正。

b.垂軸線量

y、y’、h：以光軸為基準，在光軸上方為正，反之為負，圖中y、h為正y’為負。

3） 角度的正、負性

一律以銳角來度量，規定順時針的角為正，逆時針的角為負。各參量的起始軸和轉動方向如下。

U、U’：由光軸起轉到光線，圖中U為負，U’為正；

I、I’：由法線起轉到光線，圖中I、I’為正；

：由光軸起轉到法線，圖中為正。

4） 符號標註規則

標在圖上的一律為大於零的代數量。圖中，因為L<0，標註為—L。